Quick Logic亚太区总经理 冯远辉

       FPGA技术在2006年表现得非常看好。许多热点产品，它们的共同之处在于特别强调存储容量以及功耗问题。

       便携产品需低功耗FPGA

       首先从基本面来看，2006年消费类电子将继续得到市场的追捧，尤以个人多媒体便携设备为甚：一是手机，今年3G手机将大量出货，而3G手机的杀手级应用一定是基于大量数据(包括音视频等数据流)的处理。这就必须要求3G手机必须运算速度快、存储容量大、功耗低。二是PMP，它同样对处理性能、存储容量、功耗等提出苛刻的要求。三是IPTV，IPTV可将电视节目以数据的方式传输并存储，因此其对存储容量的要求很高。

       其次，从技术层面来说，随着应用进入大批量生产阶段，各家厂商都希望获得前期投入少、周转时间短、低风险的解决方案来降低生产成本；同时3C技术的快速发展，导致产品的多样性、差异性以及时效性。因此系统设计需要一个设计修改灵活的、功能完善的、易用的开发环境。而FPGA正是以其设计灵活、易于修改、没有掩膜成本、没有小订单数量限制的特性受到广大系统设计人员的青睐。

       然而，系统设计人员也面临着诸多挑战，诸如各种器件之间的互不匹配：处理器局部总线、PCI总线、CF卡以及其他器件都采用各自的协议标准，让单一器件同时支持各种接口标准是设计工程师的迫切需要。更重要的是，在产品升级的过程中，降低功耗已经成为整个设计流程的迫切要求。因此，如何有效地解决接口多样性带来的桥接问题和实现低功耗是器件供应商面临的巨大挑战。只有真正解决了这些问题，才能限度地发挥FPGA的优势。

Anti-fuse型FPGA功耗低

       设计者需要在基于不同技术的FPGA中选取合适的器件类型来作为桥接芯片。目前FPGA市场上有基于SRAM、基于EEPROM以及基于Anti-fuse技术的三种常见FPGA器件。

       在实际的设计工作中，不同技术类型的FPGA会对整个系统造成影响：首先是影响系统的复杂度。SRAM类型的FPGA每次上电启动时加载配置信息而需要外部启动ROM，EEPROM类型和Anti-fuse类型则不需要外部ROM器件和配置电路。

       其次FPGA类型还会影响系统功耗，也可以说系统功耗主要取决于FPGA类型的选择。简单模式或者总线主设备模式，有无外部存储器及控制电路，这些桥接模式的功能选择都将影响系统功耗。SRAM型FPGA在待机电流方面有一些严重缺陷。首先电路需要至少FPGA和外部配置ROM两个器件，增加了待机电流；而FPGA的上电配置过程往往会跟系统其他进行初始化的设备争夺电流；由于使用SRAM单元来控制传输门的导通状态导致了芯片中大量电路处于活动状态，SRAM型FPGA的问题是SRAM单元的漏电流导致的待机功耗居高不下。此外，由于深亚微米工艺下漏电流表现更为严重，一颗SRAM型FPGA的典型待机电流高达50mA，远远超过便携嵌入式系统可以承受的范围。EEPROM不需要配置ROM电路，非易失的配置信息也允许待机模式，降低了功耗，然而漏电流仍然是不可忽视的问题。Anti-fuse型FPGA的电路结构决定其功耗远低于其他类型FPGA。Anti-fuse是介于阵列排列的连接点之间的非导通电路结构，这些Anti-fuse连接在经过器件编程后转化为导通状态。因为编程之后形成了性的金属连接，器件不需要开关晶体管和配置存储器来保存电路连接信息。在同等工艺条件下Anti-fuse型FPGA占用硅片面积低于其他类型FPGA。

       我们提供了超低功耗的IDE桥接控制器作为配套芯片来连接低功耗嵌入式处理器，从而在提升系统性能的同时减少了硬盘存储相关作业的CPU占用率，限度地降低了功耗。这意味着移动平台系统设计者可以跨越基于传统SRAM的FPGA造成的功耗限制和CPLD性能的挑战。系统性能和功耗的搭配是通过在基于可编程逻辑的配套设备中用硬件方法实现大量的数学算法和数据通道管理，而不是在嵌入式处理器上用软件的方法来实现。